Il y a 110 ans, la découverte de la supraconductivité

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Le 8 avril 1911 était découverte la supraconductivité, cet état critique de la matière dans lequel elle ne possède plus aucune résistance électrique. Depuis, de nombreuses avancées ont permis de percer les secrets de ce mystère de la physique, et d'en tirer parti dans de nombreuses applications.

Le 8 avril 1911, le physicien néerlandais Heike Kamerlingh Onnes et son équipe découvrent qu'en dessous d'une température critique de 4,2 Kelvin (-268,95 °C), la résistance électrique du mercure devient nulle. La supraconductivité est née. C'est presque 50 ans plus tard, en 1957, que la théorie permettant d'expliquer ce phénomène, appelée théorie BCS, est explicitée par John Bardeen, Leon Cooper et John Schrieffer. Aujourd'hui, la supraconductivité est utilisée dans de nombreuses applications industrielles, comme l'IRM (Imagerie par Résonance Magnétique) ou encore le transport.

Un état "critique" de la matière

La supraconductivité se caractérise par une résistance électrique nulle lorsqu'un matériau atteint sa température critique souvent proche du zéro absolu, signifiant que le courant électrique y passe librement, sans aucune perte d'énergie. Les expérimentateurs qui l'ont découverte s'attendaient, en baissant la température du mercure, à ce que sa résistance électrique augmente. En se refroidissant, les électrons contenus dans le matériau seraient moins propices au mouvement et résisteraient donc plus lorsque soumis à un potentiel électrique. L'expérience a montré, au contraire que cette résistance diminue, pour devenir nulle !

Cela s'explique par la physique quantique : les électrons peuvent être considérés à la fois comme des particules, et comme des ondes. Lorsque les électrons, chargés négativement, se déplacent dans le matériau, ils interagissent avec les ions du matériau, chargés positivement. Ces derniers vont "bouger" légèrement, car les deux charges opposées s'attirent. Mais l'ion, beaucoup plus lourd que l'électron, possède donc une plus grande inertie, soit une plus grande difficulté à se déplacer. Avant de revenir à son état d'équilibre initial, il laissera un résidu de charge positive là où l'électron vient de passer. Lorsqu'un deuxième électron arrive à ce même endroit, il subit une force attractive due à la charge positive résiduelle. Cette attract[...]

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